JPH05281256A - Capacitive sensor - Google Patents

Capacitive sensor

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Publication number
JPH05281256A
JPH05281256A JP4076549A JP7654992A JPH05281256A JP H05281256 A JPH05281256 A JP H05281256A JP 4076549 A JP4076549 A JP 4076549A JP 7654992 A JP7654992 A JP 7654992A JP H05281256 A JPH05281256 A JP H05281256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable electrode
diagnosis
electrostatic
capacitive sensor
capacitance
Prior art date
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Pending
Application number
JP4076549A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Matsumoto
昌大 松本
Kiyomitsu Suzuki
清光 鈴木
Masayuki Miki
政之 三木
Satoshi Kuragaki
倉垣  智
Masayoshi Suzuki
政善 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4076549A priority Critical patent/JPH05281256A/en
Publication of JPH05281256A publication Critical patent/JPH05281256A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0805Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0822Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
    • G01P2015/0825Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0828Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends

Abstract

PURPOSE:To improve reliability of a capacitive sensor by adding a failure diagnostic function. CONSTITUTION:A detecting part 10 consists of a movable electrode 13 supported by a beam 14 and having a weight function, and fixed weights 11 and 12 facing the movable electrode 13. Relating to diagnosis, the electrostatic diagnosis in which a high voltage occurring at a boosting circuit 9 is, through resistors 7 and 8, applied to the fixed electrodes 11 and 12, so as to forcedly oscillate the movable electrode 13 by electrostatic force, and a leakage current inspecting diagnosis in which switches 3 and 4 connect the fixed electrodes 11 and 12 to a power source and then an electrostatic capacitance detector 15 inspects the leakage current flowing from the fixed electrodes 11 and 12 to the movable electrode 13 are included. Since diagnosing the failure of capacitive sensor is possible, the reliability of the system using the capacitive sensor improves.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は容量式センサに係り、特
に微弱な直流から高周波の検出対象を高精度に検出で
き、信頼性の高い容量式センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a capacitive sensor, and more particularly to a highly reliable capacitive sensor capable of detecting a high frequency detection target from a weak DC.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の容量式センサについてはPrecisio
n Accelerometers with μg Resol-ution, Sensors and
Actuators, A21−A23(1990年)P297〜3
02に容量式加速度センサについて記載されている。
2. Description of the Related Art Precisio is a conventional capacitive sensor.
n Accelerometers with μg Resol-ution, Sensors and
Actuators, A21-A23 (1990) P297-3
02 describes a capacitive acceleration sensor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】容量式センサに於い
て、高信頼性が要求される用途、例えばエアーバックセ
ンサ等に適用するためにはセンサに故障診断機能を設け
る必要がある。しかし、上記従来技術は故障診断機能つ
いて配慮がされていなかった。本発明の目的は、故障診
断機能を備えた、信頼性のある容量式センサを提供する
ことにある。
In the capacitive sensor, in order to apply it to an application requiring high reliability, such as an air bag sensor, it is necessary to provide the sensor with a failure diagnosis function. However, the above-mentioned prior art does not consider the failure diagnosis function. An object of the present invention is to provide a reliable capacitive sensor having a failure diagnosis function.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
には、可動電極と固定電極の間に診断用の信号を印加
し、両電極間に静電気力を発生させる。この静電気力に
より可動電極を変位させ、可動電極と固定電極の間の静
電容量を変化させる。この静電容量の変化を容量検出手
段により観測することで容量式センサの故障を判定する
ことができる。
To achieve the above object, a diagnostic signal is applied between the movable electrode and the fixed electrode to generate an electrostatic force between both electrodes. This electrostatic force displaces the movable electrode and changes the electrostatic capacitance between the movable electrode and the fixed electrode. By observing the change of the electrostatic capacity by the capacity detecting means, it is possible to determine the failure of the capacitive sensor.

【0005】また、可動電極と固定電極の間に診断用の
信号を印加し、両電極間を流れるリ−ク電流を測定す
る。このリ−ク電流の値が規定の範囲を超えていれば容
量式センサが故障であると判定することができる。
Further, a diagnostic signal is applied between the movable electrode and the fixed electrode, and the leak current flowing between both electrodes is measured. If the value of this leak current exceeds the specified range, it can be determined that the capacitive sensor is out of order.

【0006】[0006]

【作用】可動電極と固定電極の間に診断用の信号を印加
すると両電極間に静電気力が働き、可動電極が移動す
る。この可動電極の移動を容量検出手段により検出し、
この出力を観測し、所定の変化量が得られたかどうかに
より容量式センサの故障を調べることができる。
When a diagnostic signal is applied between the movable electrode and the fixed electrode, an electrostatic force acts between both electrodes to move the movable electrode. The movement of the movable electrode is detected by the capacitance detecting means,
By observing this output, it is possible to check the failure of the capacitive sensor by checking whether or not a predetermined amount of change is obtained.

【0007】また、可動電極と固定電極の間に電圧を印
加すると、両電極間にリ−ク電流が流れる。このリ−ク
電流を測定し、規定の範囲を超えた場合は故障と判定す
ることができる。
When a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode, a leak current flows between both electrodes. This leak current is measured, and if it exceeds the specified range, it can be judged as a failure.

【0008】[0008]

【実施例】説明に先立ち容量式加速度センサの検出原理
を図2により説明する。検出部10は、ビーム14よっ
て支持され重錘の機能を持った可動電極13と可動電極
13に対向する2個の固定電極11,12よりなる。検
出部10に上下方向の加速度が働くと可動電極13の質
量と加速度の積に比例した慣性力が可動電極13に働
き、可動電極13を上下方向に移動させるように働く。
また、可動電極13の変位に比例して、ビーム14から
可動電極13に抗力が働き、可動電極13を元の位置に
戻すように働く。従って、可動電極13は加速度に応じ
た変位(慣性力と抗力がバランスする変位)をする。可
動電極13の変位により可動電極13と固定電極11の
ギャップが変化するため、可動電極13と固定電極11
間の静電容量C1 が変化する。同様に、可動電極13と
固定電極12間の静電容量C2も変化する。従って、検
出部10に働く加速度に応じて可動電極13と固定電極
11間の静電容量C1と可動電極13と固定電極12間
の静電容量C2が加速度に応じて図3に示すように変化
する。この静電容量C1,C2の変化を静電容量検出用信
号発生器20と静電容量検出器21により静電容量
1,C2の差分を検出することで加速度に応じた出力を
得ることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description, the detection principle of a capacitive acceleration sensor will be described with reference to FIG. The detection unit 10 includes a movable electrode 13 supported by a beam 14 and having a function of a weight, and two fixed electrodes 11 and 12 facing the movable electrode 13. When vertical acceleration acts on the detection unit 10, an inertial force proportional to the product of the mass of the movable electrode 13 and the acceleration acts on the movable electrode 13 to move the movable electrode 13 in the vertical direction.
Further, in proportion to the displacement of the movable electrode 13, a reaction force is exerted on the movable electrode 13 from the beam 14 so that the movable electrode 13 is returned to its original position. Therefore, the movable electrode 13 is displaced (displacement in which the inertial force and the drag force are balanced) according to the acceleration. Since the gap between the movable electrode 13 and the fixed electrode 11 changes due to the displacement of the movable electrode 13, the movable electrode 13 and the fixed electrode 11 change.
The capacitance C 1 between them changes. Similarly, the electrostatic capacitance C 2 between the movable electrode 13 and the fixed electrode 12 also changes. Therefore, the capacitance C 2 between the capacitance C 1 and the movable electrode 13 between the fixed electrode 11 and movable electrode 13 fixed electrode 12 in response to an acceleration in response to acceleration applied to the detection section 10 as shown in FIG. 3 Changes to. An output based on the acceleration by detecting the difference of the capacitances C 1, C 2 the change in capacitances C 1, C 2 by the electrostatic capacitance detection signal generator 20 and the capacitance detector 21 Obtainable.

【0009】次に、静電容量の検出原理及び動作を図
4,図5により説明する。
Next, the principle and operation of detecting the capacitance will be described with reference to FIGS.

【0010】静電容量検出器21は図4に示すように演
算増幅器42と、これの帰還部に静電容量CF とスイッ
チ41を設けたリセット付き積分器とサンプルホールド
回路43より構成される。演算増幅器42の反転入力は
検出部10の可動電極13に接続している。また、静電
容量検出用信号発生器20からは互いに反転する矩形波
1,V2が出力され、それぞれ固定電極12,13に接
続している。なお、便宜上検出部10は静電容量C1
2で表している。
As shown in FIG. 4, the capacitance detector 21 is composed of an operational amplifier 42, an integrator with reset in which a capacitance C F and a switch 41 are provided in a feedback portion of the operational amplifier 42, and a sample hold circuit 43. .. The inverting input of the operational amplifier 42 is connected to the movable electrode 13 of the detection unit 10. Further, rectangular waves V 1 and V 2 that are mutually inverted are output from the capacitance detection signal generator 20, and are connected to the fixed electrodes 12 and 13, respectively. For the sake of convenience, the detection unit 10 has a capacitance C 1 ,
It is represented by C 2 .

【0011】次に、図5のタイミングチャートより静電
容量検出の動作を説明する。まず、スイッチ41が信号
φRにより短絡され、静電容量CF を放電する。次の瞬
間、固定電極11,12に印加する矩形波V1 は立ち下
がり、矩形波V2 は立ち上がる。この時、静電容量C1
は放電され、C2 は充電されるから、静電容量CF には
P(C1−C2) なる電荷が流れる。ここで、VP は矩形
波V1,V2の振幅である。従って、演算増幅器42の出
力VO には(1)式で表される電圧が発生する。
Next, the capacitance detection operation will be described with reference to the timing chart of FIG. First, the switch 41 is short-circuited by the signal φR to discharge the electrostatic capacitance C F. At the next moment, the rectangular wave V 1 applied to the fixed electrodes 11 and 12 falls and the rectangular wave V 2 rises. At this time, the capacitance C 1
Is discharged and C 2 is charged, so that an electric charge of V P (C 1 -C 2 ) flows in the electrostatic capacitance C F. Here, V P is the amplitude of the rectangular waves V 1 and V 2 . Therefore, a voltage represented by the equation (1) is generated at the output V O of the operational amplifier 42.

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】この電圧をサンプルホールド回路43によ
りサンプリングすることで、静電容量C1 と静電容量C
2 の差に応じた電圧を得ることができる。ここで、(1)
式からも分かるように静電容量検出器21の感度は固定
電極11,12に印加される矩形波V1,V2の振幅VP
と帰還容量CF により決まり、矩形波V1,V2の直流電
圧成分には依存しないことが分かる。また、サンプルホ
ールド回路43により、周期的にサンプリングすること
で周波数に対する選択性を持つ。このことにより、矩形
波V1,V2に低周波の診断用信号を重畳させてもこの静
電容量検出器21は影響を受けない。
By sampling this voltage by the sample hold circuit 43, the capacitance C 1 and the capacitance C
It is possible to obtain a voltage according to the difference of 2 . Where (1)
As can be seen from the equation, the sensitivity of the electrostatic capacitance detector 21 is determined by the amplitude V P of the rectangular waves V 1 and V 2 applied to the fixed electrodes 11 and 12.
And the feedback capacitance C F , and does not depend on the DC voltage components of the rectangular waves V 1 and V 2 . Further, the sample-hold circuit 43 has selectivity for frequency by periodically sampling. As a result, even if the low-frequency diagnostic signal is superimposed on the rectangular waves V 1 and V 2 , the capacitance detector 21 is not affected.

【0014】次に、本発明の第1の実施例である容量式
加速度センサを図1により説明する。本実施例による容
量式加速度センサは診断制御回路1,静電容量検出用信
号発生器2,スイッチ3,4,静電容量5,6,抵抗器
7,8,昇圧回路9,検出部10,静電容量検出器1
5,出力調整回路16,スイッチ17,18より構成さ
れ、前述の容量式センサに診断機能を付加したものであ
る。診断機能には可動電極13と固定電極11,12間
のリ−ク電流を測定するリ−ク電流検査診断,可動電極
13及び固定電極11,12への配線の断線の有無を検
査する断線検査診断、静電気力により可動電極13を大
きく強制的に振動させる高加速度静電診断及び、静電気
力により可動電極13を小さく強制的に振動させる低加
速度静電診断がある。
Next, a capacitive acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The capacitive acceleration sensor according to this embodiment includes a diagnostic control circuit 1, a capacitance detecting signal generator 2, a switch 3, 4, an electrostatic capacitance 5, 6, resistors 7, 8, a booster circuit 9, a detecting unit 10, Capacitance detector 1
5, the output adjusting circuit 16 and the switches 17 and 18, which are provided by adding a diagnostic function to the aforementioned capacitive sensor. The diagnostic functions include a leak current inspection diagnosis for measuring a leak current between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12, and a disconnection inspection for inspecting the wiring to the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12. There are a diagnosis, a high acceleration electrostatic diagnosis in which the movable electrode 13 is forcibly vibrated largely by electrostatic force, and a low acceleration electrostatic diagnosis in which the movable electrode 13 is forcedly vibrated small by electrostatic force.

【0015】診断の実行は診断信号1の信号を基に診断
制御回路1によって制御される。図6に診断信号1と診
断内容の関係を示す。まず、診断信号1がハイレベルの
時は常時低加速度静電診断を実行する。また、診断信号
1がローレベルの時はリーク電流検査診断,断線検査診
断が順次実行され、断線診断の終了後診断信号1がロー
レベルの間高加速度静電診断を実行する。つまり、診断
信号1は通常の測定時にはハイレベルとしておき低加速
度静電診断を常時実行させ、加速度の測定に支障が出な
い程度の振幅で出力を振動させ、この振動を検出するこ
とで診断を行ない、起動時あるいは短時間的には診断信
号1をローレベルに保持し、リーク電流検査診断,断線
検査診断,高加速度静電診断を実行し総合的な診断動作
を行ない得るようになっている。
The execution of the diagnosis is controlled by the diagnosis control circuit 1 based on the signal of the diagnosis signal 1. FIG. 6 shows the relationship between the diagnostic signal 1 and the diagnostic content. First, when the diagnostic signal 1 is at a high level, the low acceleration electrostatic diagnosis is always executed. Further, when the diagnostic signal 1 is low level, the leakage current inspection diagnosis and the disconnection inspection diagnosis are sequentially executed, and after the disconnection diagnosis is completed, the high acceleration electrostatic diagnosis is executed while the diagnostic signal 1 is low level. In other words, the diagnostic signal 1 is set to a high level during normal measurement to constantly perform low-acceleration electrostatic diagnosis, vibrate the output with an amplitude that does not hinder the measurement of acceleration, and detect this vibration to perform diagnosis. The diagnostic signal 1 is maintained at a low level at the time of start-up or in a short time, and leak current inspection diagnosis, disconnection inspection diagnosis, and high acceleration electrostatic diagnosis can be executed to perform a comprehensive diagnosis operation. ..

【0016】以下、各診断について順次説明する。Each diagnosis will be described below in sequence.

【0017】まず、図7のリーク電流検査診断のタイミ
ングチャートにより、リーク電流検査診断について説明
する。リーク電流検査診断は診断制御回路1により制御
され、診断信号1の立ち下がりと共に開始される。リー
ク電流検査診断が開始すると信号φCをハイレベルに、
次いで信号φMRをハイレベルにする。これにより、可
動電極13と固定電極11,12間のリーク電流を測定
できる状態にする。
First, the leakage current inspection diagnosis will be described with reference to the leakage current inspection diagnosis timing chart of FIG. The leak current inspection diagnosis is controlled by the diagnosis control circuit 1 and is started at the fall of the diagnosis signal 1. When the leakage current inspection diagnosis starts, the signal φC goes high,
Then, the signal φMR is set to the high level. As a result, the leak current between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 can be measured.

【0018】(後述する)これにより静電容量検出器1
5の出力電圧Voは図7に示すようにリーク電流と時間
の積に比例して増加する。この出力電圧Voを診断制御
回路1により、一定時間後に基準電圧と比較し、この出
力電圧Voが一定の範囲を越えた場合、つまり、リーク
電流が規定の値より大きい時には信号φoffを診断信
号1がローレベルの期間つまり、高加速度静電診断が終
了するまでローレベルに保持する。信号φoffがロー
レベルになると、スイッチ17は開放し、スイッチ18
は短絡され、出力を一定電圧(Vcc/2)に保持す
る。これにより後述する高加速度静電診断中、出力を一
定電圧に保持することになる。従って、本実施例の加速
度センサが正常であれば、高加速度静電診断により出力
が振動すべきところを一定に保持することにより、本実
施例の加速度センサが異常であることを本加速度センサ
を使用するシステム側に知らせることができる。
As a result, the capacitance detector 1 will be described later.
The output voltage Vo of No. 5 increases in proportion to the product of leak current and time as shown in FIG. The diagnostic control circuit 1 compares the output voltage Vo with a reference voltage after a predetermined time, and when the output voltage Vo exceeds a certain range, that is, when the leak current is larger than a specified value, the signal φoff is changed to the diagnostic signal 1. Is at a low level, that is, is kept at a low level until the high acceleration electrostatic diagnosis ends. When the signal φoff becomes low level, the switch 17 opens and the switch 18
Are short-circuited and hold the output at a constant voltage (Vcc / 2). As a result, the output is held at a constant voltage during the high acceleration electrostatic diagnosis described later. Therefore, if the acceleration sensor according to the present embodiment is normal, the acceleration sensor according to the present embodiment detects that the acceleration sensor is abnormal by keeping a place where the output should vibrate by the high acceleration electrostatic diagnosis. You can inform the system side to be used.

【0019】次に、図8の静電容量検出器15の構成と
図9のリーク電流検査診断時のタイミングチャートによ
りリーク電流の測定原理について説明する。静電容量検
出器15は静電容量検出器21に論理ゲート81を付加
し、スイッチ41を信号φMRにより開放状態に保持で
きるようにしたものである。つまり、信号φCと信号φ
MRをハイレベルにすることにより、固定電極11,1
2を電源Vccに接続し、スイッチ41を開放状態にす
ることにより、電源Vccから固定電極11,12を介
し可動電極13に流れるリーク電流を帰還容量CF に充
電させる。これにより、静電容量検出器15の出力Vo
には図9に示すようにリーク電流と時間の積に比例した
電圧が発生する。この電圧を一定時間後に観測するによ
って、可動電極13と固定電極11,12間のリーク電
流を測定することができる。
Next, the principle of measuring the leak current will be described with reference to the structure of the capacitance detector 15 shown in FIG. 8 and the timing chart for leak current inspection diagnosis shown in FIG. The capacitance detector 15 has a logic gate 81 added to the capacitance detector 21 so that the switch 41 can be held in an open state by a signal φMR. That is, the signal φC and the signal φ
By setting MR to high level, fixed electrodes 11 and 1
By connecting 2 to the power supply Vcc and opening the switch 41, the feedback capacitance C F is charged with the leak current flowing from the power supply Vcc to the movable electrode 13 via the fixed electrodes 11 and 12. As a result, the output Vo of the capacitance detector 15
As shown in FIG. 9, a voltage proportional to the product of the leak current and the time is generated. By observing this voltage after a fixed time, the leak current between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 can be measured.

【0020】次に、断線検査診断について説明する。断
線検査診断は可動電極13と固定電極11,12間の静
電容量C1 とC2 の和を測定することで、断線の有無を
検査する診断である。例えば、可動電極13の配線が断
線した場合、可動電極13と固定電極11,12間の静
電容量C1 とC2 の和はゼロになる。また、固定電極1
1あるいは固定電極12の配線が断線した場合は断線し
ていない時と比較すると半分に減少してしまう。つま
り、可動電極13と固定電極11,12間の静電容量C
1 とC2 の和を測定することで、断線の有無を検査する
ことができる。
Next, the disconnection inspection diagnosis will be described. The disconnection inspection diagnosis is a diagnosis for inspecting the presence or absence of disconnection by measuring the sum of the electrostatic capacitances C 1 and C 2 between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12. For example, when the wiring of the movable electrode 13 is broken, the sum of the electrostatic capacitances C 1 and C 2 between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 becomes zero. In addition, the fixed electrode 1
When the wiring of 1 or the fixed electrode 12 is broken, it is reduced to half as compared with when it is not broken. That is, the electrostatic capacitance C between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12
By measuring the sum of 1 and C 2 , the presence or absence of disconnection can be inspected.

【0021】次に、図10の静電容量検出用信号発生器
2の構成と静電容量検出用信号発生器2のタイミングチ
ャートにより、可動電極13と固定電極11,12間の
静電容量C1 とC2 の和の測定方法について説明する。
静電容量検出用信号発生器2は発振器101,反転器1
02,103,104,107,108及びスイッチ1
05,106により構成される。静電容量検出用信号発
生器2は図11に示すように信号φFがローレベルの時
は互いに反転した矩形波V1,V2を出力し、また、信号
φFがハイレベルの時は同相の矩形波V1,V2を出力す
る。つまり、信号φFがローレベルで矩形波V1,V2
互いに反転した矩形波の時は容量検出器15は前述した
ように可動電極13と固定電極11,12間の静電容量
1,C2の差に比例した電圧を出力し、信号φFがハイ
レベルで矩形波V1,V2が同相の矩形波の時は容量検出
器15は可動電極13と固定電極11,12間の静電容
量C1,C2の和に比例した電圧を出力する。従って、信
号φFをハイレベルにすることにより可動電極13と固
定電極11,12間の静電容量C1,C2の和を検出する
ことができる。
Next, the capacitance C between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 will be described with reference to the configuration of the capacitance detection signal generator 2 of FIG. 10 and the timing chart of the capacitance detection signal generator 2. The method of measuring the sum of 1 and C 2 will be described.
The capacitance detection signal generator 2 includes an oscillator 101 and an inverter 1.
02, 103, 104, 107, 108 and switch 1
It is composed of 05 and 106. As shown in FIG. 11, the capacitance detection signal generator 2 outputs mutually inverted rectangular waves V 1 and V 2 when the signal φF is at the low level, and outputs the same phase when the signal φF is at the high level. It outputs rectangular waves V 1 and V 2 . That is, when the signal φF is at a low level and the rectangular waves V 1 and V 2 are rectangular waves in which they are mutually inverted, the capacitance detector 15 has the electrostatic capacitance C 1 between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 as described above. When the signal φF is at a high level and the rectangular waves V 1 and V 2 are rectangular waves of the same phase, a voltage proportional to the difference between C 2 is output, and the capacitance detector 15 operates between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12. It outputs a voltage proportional to the sum of the capacitances C 1 and C 2 . Therefore, the sum of the electrostatic capacitances C 1 and C 2 between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 can be detected by setting the signal φF to the high level.

【0022】次に、図12の断線検査診断時のタイミン
グチャートにより、断線検査診断の動作について説明す
る。断線検査診断は診断制御回路1により制御され、リ
ーク電流検査診断の終了後、つまり、信号φMRの立ち
下がりと共に開始される。断線検査診断が開始すると信
号φFをハイレベルにし、固定電極11,12に印加さ
れる矩形波V1,V2を同相の信号にし、可動電極13と
固定電極11,12間の静電容量C1 とC2 の和に比例
した電圧Voを静電容量検出器15に出力させる。この
出力電圧Voを診断制御回路1により、基準電圧と比較
し、この出力電圧Voが一定の範囲を越えた場合、つま
り、静電容量C1 とC2 の和が規定の値から外れた場合
には信号φoffを診断信号1がローレベルの期間ロー
レベルに保持する。このことによりリーク電流検査診断
と同様に出力を一定電圧に保持することで、本実施例の
加速度センサが異常であることを本加速度センサを使用
するシステムに知らせることができる。
Next, the operation of the disconnection inspection diagnosis will be described with reference to the timing chart at the time of the disconnection inspection diagnosis in FIG. The disconnection inspection diagnosis is controlled by the diagnosis control circuit 1 and is started after the leakage current inspection diagnosis is completed, that is, when the signal φMR falls. When the disconnection inspection diagnosis is started, the signal φF is set to a high level, the rectangular waves V 1 and V 2 applied to the fixed electrodes 11 and 12 are set to signals in phase, and the electrostatic capacitance C between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 is set. A voltage Vo proportional to the sum of 1 and C 2 is output to the capacitance detector 15. This output voltage Vo is compared with a reference voltage by the diagnostic control circuit 1, and when this output voltage Vo exceeds a certain range, that is, when the sum of the electrostatic capacitances C 1 and C 2 deviates from a specified value. Holds the signal φoff at the low level while the diagnostic signal 1 is at the low level. As a result, by holding the output at a constant voltage as in the leak current inspection diagnosis, it is possible to inform the system using the acceleration sensor that the acceleration sensor of this embodiment is abnormal.

【0023】次に、図13の高加速度静電診断時のタイ
ミンクチャートにより高加速度静電診断について説明す
る。高加速度静電診断は静電診断制御回路1により制御
され、断線検査診断終了後診断信号1がローレベルの間
実行される。高加速度静電診断中は診断信号2に応じて
昇圧回路9から交互にVC1とVC2に高電圧が出力され
る。つまり、診断信号2がハイレベルの時はVC1を高電
圧に保持し、VC2には静電容量検出用信号発生器1から
発生する矩形波V1,V2の振幅VP の半分の電圧を出力
し、診断信号2がローレベルの時はVC1を振幅VP の半
分の電圧に保持し、VC2には高電圧を出力する。ここで
振幅VP の半分の電圧を出力するのは、静電容量検出用
信号発生器の出力V1,V2により可動電極13に働く静
電気力がこの電圧が最低になるからである。また、この
高電圧の大きさは可動電極13に加速度センサのフルス
ケールの10%から90%の加速度を発生させる電圧で
ある。
Next, the high acceleration electrostatic diagnosis will be described with reference to the timing chart in the high acceleration electrostatic diagnosis of FIG. The high acceleration electrostatic diagnosis is controlled by the electrostatic diagnosis control circuit 1, and is executed while the diagnostic signal 1 is at a low level after the disconnection inspection diagnosis is completed. During the high acceleration electrostatic diagnosis, the booster circuit 9 alternately outputs a high voltage to V C1 and V C2 according to the diagnostic signal 2. That is, when the diagnostic signal 2 is at a high level, V C1 is maintained at a high voltage, and V C2 has a half of the amplitude V P of the rectangular waves V 1 and V 2 generated from the capacitance detection signal generator 1. When a diagnostic signal 2 is at a low level, V C1 is held at a voltage half the amplitude V P , and a high voltage is output at V C2 . The reason why the voltage of half the amplitude V P is output is that the electrostatic force acting on the movable electrode 13 by the outputs V 1 and V 2 of the electrostatic capacity detection signal generator is the lowest. The magnitude of this high voltage is a voltage that causes the movable electrode 13 to generate an acceleration of 10% to 90% of the full scale of the acceleration sensor.

【0024】この昇圧回路により発生した高電圧を抵抗
器7,8を介して、図13に示すように交互に固定電極
11,12に印加し、可動電極13を固定電極11,1
2側に交互に移動させる。この結果、可動電極13と固
定電極11,12間の静電容量が変化し、容量検出器1
5の出力に反映され、静電容量検出器15の出力が診断
信号2に応じて変化する。この変化を加速度センサの出
力を入力するシステムで検出することにより本加速度セ
ンサの故障の有無を判断することができる。なお、診断
信号2の周波数は静電容量5,6,抵抗器7,8により
決まる遮断周波数に比べて十分低い周波数になるように
している。また、静電容量検出用信号発生器2の出力V
1,V2の周波数は静電容量5,6,抵抗器7,8により
決まる遮断周波数に比べて十分高い周波数になるように
している。このことにより、静電容量の検出と静電診断
が互いに干渉しないようにしている。
The high voltage generated by this boosting circuit is alternately applied to the fixed electrodes 11 and 12 via the resistors 7 and 8 as shown in FIG. 13, and the movable electrode 13 is fixed to the fixed electrodes 11 and 1.
Move to 2 side alternately. As a result, the electrostatic capacitance between the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12 changes, and the capacitance detector 1
The output of the electrostatic capacitance detector 15 is changed according to the diagnostic signal 2 by being reflected in the output of No. 5. By detecting this change with a system that inputs the output of the acceleration sensor, it is possible to determine whether or not the acceleration sensor has a failure. The frequency of the diagnostic signal 2 is set to be sufficiently lower than the cutoff frequency determined by the electrostatic capacitances 5, 6, and the resistors 7, 8. In addition, the output V of the capacitance detection signal generator 2
The frequencies of 1 and V 2 are set to be sufficiently higher than the cut-off frequency determined by the capacitances 5, 6, and resistors 7, 8. This prevents the capacitance detection and the electrostatic diagnosis from interfering with each other.

【0025】次に、図14の低加速度静電診断時のタイ
ミングチャートにより低加速度静電診断について説明す
る。低加速度静電診断は診断信号1がハイレベルの間常
時行なわれる。低加速度静電診断中は診断信号2に応じ
て昇圧回路9から交互にVC1とVC2に高電圧(加速
度センサのフルスケールの5%以下の加速度と等価な静
電気力を発生させるための電圧)が出力される。この昇
圧回路により発生した高電圧を抵抗器7,8を介して、
図14に示すように交互に固定電極11,12に印加
し、可動電極13を固定電極11,12側に交互に移動
させる。この結果、可動電極13と固定電極11,12
間の静電容量が変化し容量検出器15の出力に反映さ
れ、静電容量検出器15の出力が診断信号2に応じて変
化する。この変化を加速度センサの出力を入力するシス
テムで検出することにより本加速度センサの故障の有無
を判断することができる。
Next, the low acceleration electrostatic diagnosis will be described with reference to the timing chart of the low acceleration electrostatic diagnosis shown in FIG. The low acceleration electrostatic diagnosis is constantly performed while the diagnostic signal 1 is at a high level. During the low acceleration electrostatic diagnosis, a high voltage (voltage for generating an electrostatic force equivalent to an acceleration of 5% or less of the full scale of the acceleration sensor or less) is alternately applied to V C1 and V C2 from the booster circuit 9 according to the diagnostic signal 2. ) Is output. The high voltage generated by this booster circuit is passed through resistors 7 and 8,
As shown in FIG. 14, the voltage is alternately applied to the fixed electrodes 11 and 12, and the movable electrode 13 is moved to the fixed electrodes 11 and 12 side alternately. As a result, the movable electrode 13 and the fixed electrodes 11 and 12
The capacitance between them changes and is reflected in the output of the capacitance detector 15, and the output of the capacitance detector 15 changes according to the diagnostic signal 2. By detecting this change with a system that inputs the output of the acceleration sensor, it is possible to determine whether or not the acceleration sensor has a failure.

【0026】次に、図15の昇圧回路の構成、図6の昇
圧回路のタイミングチャートにより昇圧回路9について
説明しておく。昇圧回路9はスイッチ151,152,
155,156,159,160,ダイオード153,15
7,161,163,静電容量154,158,16
2,164及び切り替え回路165より構成される。ス
イッチ151,152,155,156,159,16
0は図16に示す信号φ1,φ2,φ3,φ4,φ5,
φ6によって開閉され、状態S1,S2,S3,S4を
繰り返すことにより動作する。まず、状態S1ではスイ
ッチ152が短絡され、静電容量154はダイオード1
53を介して電源Vccに接続される。つまり、静電容
量154に電源電圧が充電される。状態S2,S3,S
4ではスイッチ151が短絡され、静電容量154のス
イッチ151側の電位は電源電圧Vccになる。このた
め電圧V1は電源電圧Vccと静電容量154に充電し
た電源電圧Vccの和、つまり2倍の電源電圧が生じ
る。また、状態S2ではスイッチ156を短絡している
から、静電容量158には電圧V1(2倍の電源電圧)が
充電される。状態S3,4ではスイッチ159が短絡さ
れるから電圧V2は電圧V1と静電容量158に充電し
た電圧の和、つまり4倍の電源電圧が生じる。また、状
態3ではスイッチ160を短絡しているから静電容量1
62には電圧V2(4倍の電源電圧)が充電される。状
態S4ではスイッチ159が短絡されるから電圧V3は
電圧V2と静電容量162に充電された電圧の和、つま
り8倍の電源電圧が生じる。この8倍の電源電圧をダイ
オード163と静電容量164で構成するピークディテ
クタ回路によりホールドすることにより、電圧V4には
直流電圧として8倍の電源電圧を得ることができる。こ
の電源電圧を8倍に昇圧した電圧を切り替え回路165
により切り替えることにより信号VC1,VC2を発生する
ことができる。
Next, the booster circuit 9 will be described with reference to the configuration of the booster circuit of FIG. 15 and the timing chart of the booster circuit of FIG. The booster circuit 9 includes switches 151, 152,
155, 156, 159, 160, diodes 153, 15
7, 161, 163, capacitance 154, 158, 16
2, 164 and a switching circuit 165. Switches 151, 152, 155, 156, 159, 16
0 is the signals φ1, φ2, φ3, φ4, φ5 shown in FIG.
It is opened and closed by φ6 and operates by repeating states S1, S2, S3, and S4. First, in the state S1, the switch 152 is short-circuited, and the electrostatic capacitance 154 becomes the diode 1
It is connected to the power source Vcc via 53. That is, the electrostatic capacity 154 is charged with the power supply voltage. State S2, S3, S
4, the switch 151 is short-circuited, and the potential of the electrostatic capacitance 154 on the switch 151 side becomes the power supply voltage Vcc. Therefore, the voltage V1 is the sum of the power supply voltage Vcc and the power supply voltage Vcc charged in the electrostatic capacitance 154, that is, the power supply voltage is doubled. Further, since the switch 156 is short-circuited in the state S2, the electrostatic capacity 158 is charged with the voltage V1 (double power supply voltage). In the states S3 and S4, the switch 159 is short-circuited, so that the voltage V2 is the sum of the voltage V1 and the voltage charged in the electrostatic capacitance 158, that is, four times the power supply voltage is generated. Further, in the state 3, since the switch 160 is short-circuited, the capacitance 1
A voltage V2 (four times the power supply voltage) is charged in 62. In the state S4, since the switch 159 is short-circuited, the voltage V3 is the sum of the voltage V2 and the voltage charged in the electrostatic capacity 162, that is, the power supply voltage is eight times as high. By holding this eightfold power supply voltage by the peak detector circuit composed of the diode 163 and the electrostatic capacitance 164, it is possible to obtain eightfold power supply voltage as the DC voltage for the voltage V4. This power supply voltage is boosted by a factor of 8 to switch the voltage to the switching circuit 165.
The signals V C1 and V C2 can be generated by switching the signals.

【0027】ここで本昇圧回路の利点について簡単に説
明しておく。本昇圧回路は電圧を2倍,4倍,8倍,1
6倍と昇圧していくことができる。このため、一般に使
用されているコック・クロフト回路に比べて昇圧の段数
を低減することが可能になる。このことは昇圧回路を集
積化するにあたり非常に有用である。集積回路では寄生
素子の影響により昇圧回路の1段あたりの損失が非常に
大きい。このため8倍昇圧回路をコック・クロフト回路
により構成する場合15段以上の段数を必要とし、非常
に大きなチップ面積を必要としてしまう。しかし、本昇
圧回路では昇圧の段数を低減できることから、チップ面
積を低減することが可能になる。
Here, the advantages of the booster circuit will be briefly described. This booster circuit increases the voltage by 2 times, 4 times, 8 times, 1
It can be boosted up to 6 times. Therefore, it is possible to reduce the number of boosting stages as compared with the generally used Cock-Cloft circuit. This is very useful in integrating the booster circuit. In an integrated circuit, the loss per stage of the booster circuit is very large due to the influence of parasitic elements. Therefore, when the 8 × booster circuit is composed of the Cock-Cloft circuit, the number of stages is required to be 15 or more, and a very large chip area is required. However, in this booster circuit, the number of boosting stages can be reduced, so that the chip area can be reduced.

【0028】次に、第1の実施例の加速度センサを使っ
た故障検出システムを説明する。図17に本システムの
構成を示す。本システムは加速度センサ171,マイコ
ン172より構成される。マイコン172は加速度セン
サ171のセンサ出力を入力する機能と診断信号1,2
を制御する機能を持っており、加速度センサ171の診
断動作を制御できるようになっている。なお、本システ
ムはエアーバックセンサ等のセンサの診断を必要とする
システムに応用することができる。
Next, a failure detection system using the acceleration sensor of the first embodiment will be described. FIG. 17 shows the configuration of this system. This system includes an acceleration sensor 171 and a microcomputer 172. The microcomputer 172 has a function of inputting the sensor output of the acceleration sensor 171 and diagnostic signals 1 and 2.
And has a function of controlling the diagnostic operation of the acceleration sensor 171. The present system can be applied to a system that requires diagnosis of a sensor such as an air bag sensor.

【0029】次に、図18に故障検出システムのフロー
チャートを示し、本システムの動作について説明する。
本システムの処理は初期診断処理,常時診断処理及び故
障出力処理がある。まず、初期診断処理について説明す
る。初期診断処理は図18のフローチャートのS1〜S
4で表される。以下、S1〜S4の各ステップの内容を
説明する。S1では診断信号1をローレベルにし、加速
度センサにリーク電流検査診断,断線検査診断,高加速
度静電診断を順次実行させる。S2では診断信号2をロ
ーレベルにし、センサ出力を変数V1に読み込む。S3
では診断信号2をハイレベルにし、センサ出力を変数V
2に読み込む。S4ではV1,V2の差を求め、基準値
以上であるかどうかを判断し、基準値以下であれば故障
出力処理を実行する。次に、常時診断処理について説明
する。常時診断処理は図18のフローチャートのS5〜
S9で表される無限ループで電源を切るまで続けられ
る。以下、S5〜S9の各ステップの内容を説明する。
S5では診断信号1をハイレベルにし、加速度センサに
低加速度静電診断の実行と変数の初期化を行なう。
Next, FIG. 18 shows a flowchart of the failure detection system, and the operation of this system will be described.
The processing of this system includes initial diagnosis processing, constant diagnosis processing, and failure output processing. First, the initial diagnosis process will be described. The initial diagnosis processing is S1 to S in the flowchart of FIG.
It is represented by 4. The contents of each step of S1 to S4 will be described below. In S1, the diagnostic signal 1 is set to the low level, and the acceleration sensor is made to sequentially execute the leak current inspection diagnosis, the disconnection inspection diagnosis, and the high acceleration electrostatic diagnosis. In S2, the diagnostic signal 2 is set to low level, and the sensor output is read into the variable V1. S3
Then, the diagnostic signal 2 is set to the high level and the sensor output is set to the variable V.
Read in 2. In S4, the difference between V1 and V2 is obtained, and it is determined whether the difference is equal to or larger than the reference value. Next, the constant diagnosis process will be described. The continuous diagnosis process is S5 to S5 in the flowchart of FIG.
The infinite loop represented by S9 is continued until the power is turned off. The contents of each step of S5 to S9 will be described below.
In step S5, the diagnostic signal 1 is set to a high level, and the acceleration sensor is subjected to low acceleration electrostatic diagnosis and variables are initialized.

【0030】S6では診断信号2をローレベルにし、セ
ンサ出力を変数V1に読み込む。S7では診断信号2を
ハイレベルにし、センサ出力を変数V2に読み込む。S
8ではV1及びV2のフィルタリング処理を行なってい
る。これはV1,V2の変化が小さくS/N比が悪いた
め、これを改善するためである。S9ではV1,V2を
フィルタリングした値VS1,VS2の差を求め、基準
値以上であるかどうかを判断し、基準値以下であれば故
障出力処理を実行する。
In S6, the diagnostic signal 2 is set to low level, and the sensor output is read into the variable V1. In S7, the diagnostic signal 2 is set to high level, and the sensor output is read into the variable V2. S
In FIG. 8, V1 and V2 filtering processing is performed. This is because the change in V1 and V2 is small and the S / N ratio is poor, so that this is improved. In S9, the difference between the values VS1 and VS2 obtained by filtering V1 and V2 is obtained, and it is determined whether the difference is equal to or larger than the reference value.

【0031】次に、本発明の第2の実施例である容量式
加速度センサを説明する。図19に本実施例の構成を示
す。第1の実施例では高加速度静電診断と低加速度静電
診断において、VC1,VC2を診断信号2に同期させて振
動させた。本実施例は診断信号2を使用せず,診断制御
回路192に内蔵した発振器によりVC1,VC2を振動さ
せた加速度センサである。発振器を内蔵したため本加速
度センサを使用するシステムへ高加速度静電診断時及び
低加速度静電診断時にVC1,VC2に関する情報を出力す
る必要がある。このために本実施例では図20に示すよ
うなイベント信号と同期信号を設けた。まず、イベント
信号はシステム側へ割込み信号として供給した。つま
り、イベント信号は高加速度診断あるいは低加速度診断
時に出力が図20のように変化することに同期して短時
間ローレベルになる信号である。また、同期信号はシス
テム側へ同期検波用の基準信号として供給した。つま
り、同期信号は高加速度診断あるいは低加速度診断時に
図20のように出力が変化するが、これに同期する信号
である。なお、本実施例の加速度センサを使ったシステ
ムではイベント信号あるいは同期信号を使用しない方法
も可能である。これは診断信号1の立ち下がりエッジに
同期して診断制御回路1の発振器は動作するからであ
る。このため、システム側は診断信号1をローレベルに
した後、時間を管理することにより本加速度センサの診
断の内容を知ることができる。
Next, a capacitive acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 19 shows the configuration of this embodiment. In the first embodiment, in the high acceleration electrostatic diagnosis and the low acceleration electrostatic diagnosis, V C1 and V C2 are vibrated in synchronization with the diagnostic signal 2. The present embodiment is an acceleration sensor in which V C1 and V C2 are vibrated by an oscillator built in the diagnostic control circuit 192 without using the diagnostic signal 2. Since the oscillator is built in, it is necessary to output information about V C1 and V C2 to the system using this acceleration sensor during high acceleration electrostatic diagnosis and low acceleration electrostatic diagnosis. Therefore, in this embodiment, an event signal and a sync signal as shown in FIG. 20 are provided. First, the event signal was supplied to the system side as an interrupt signal. That is, the event signal is a signal that becomes low level for a short time in synchronization with the output change as shown in FIG. 20 at the time of high acceleration diagnosis or low acceleration diagnosis. The synchronization signal was supplied to the system side as a reference signal for synchronous detection. That is, the output of the sync signal changes in synchronization with the high-acceleration diagnosis or low-acceleration diagnosis whose output changes as shown in FIG. In the system using the acceleration sensor of the present embodiment, a method that does not use the event signal or the synchronization signal is also possible. This is because the oscillator of the diagnostic control circuit 1 operates in synchronization with the falling edge of the diagnostic signal 1. Therefore, the system side can know the content of the diagnosis of the acceleration sensor by managing the time after setting the diagnosis signal 1 to the low level.

【0032】次に、本発明の第3の実施例である容量式
圧力センサを説明する。図21に本実施例の構成を示
す。説明に先立ち容量式圧力センサの検出原理を説明す
る。検出部219は、ガラス基板217とガラス基板2
17に蒸着された固定電極218とシリコンダイアフラム
220よりなる。このシリコンダイアフラム220に圧
力が働くとシリコンダイアフラム220と固定電極21
8のギャップが変化し、シリコンダイアフラム220と
固定電極318間の静電容量が変化する。この静電容量
の変化を容量検出器221で検出し、出力調整回路22
2により出力を調整することにより圧力に応じた出力電
圧を得ることができる。
Next, a capacitive pressure sensor according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 21 shows the configuration of this embodiment. Prior to the description, the detection principle of the capacitive pressure sensor will be described. The detection unit 219 includes the glass substrate 217 and the glass substrate 2
It is composed of a fixed electrode 218 and a silicon diaphragm 220 which are vapor-deposited on 17. When pressure is applied to the silicon diaphragm 220, the silicon diaphragm 220 and the fixed electrode 21
8 changes, and the capacitance between the silicon diaphragm 220 and the fixed electrode 318 changes. The capacitance detector 221 detects this change in electrostatic capacitance, and the output adjustment circuit 22
By adjusting the output with 2, the output voltage according to the pressure can be obtained.

【0033】また、本実施例でも診断制御回路211,
静電容量検出用信号発生器212,スイッチ213,静
電容量214,抵抗器215,昇圧回路216,静電容
量検出器221,出力調整回路222,スイッチ22
3,224を持ちリーク電流検査診断,高加速度静電診
断,低加速度静電診断の各診断機能を有している。ま
ず、リーク電検査診断は信号φC及び信号φMRをハイ
レベルにすることにより静電容量検出器221の出力に
リーク電流と時間の積に比例した出力を発生させ、この
電圧を診断制御回路211で比較し、基準値を越えた場
合は信号φoffをローレベルにし、出力を一定電圧に
保持する。また、高加速度静電診断及び低加速度静電診
断は昇圧回路216で発生した高電圧を抵抗器215を
介して固定電極217に印加することにより、第1の実
施例と同様に達成できる。なお、診断の動作シーケンス
は第1の実施例と同じである。
Also in this embodiment, the diagnostic control circuit 211,
Capacitance detection signal generator 212, switch 213, capacitance 214, resistor 215, booster circuit 216, capacitance detector 221, output adjustment circuit 222, switch 22.
3, 224, and has leak current inspection diagnosis, high acceleration electrostatic diagnosis, and low acceleration electrostatic diagnosis. First, in the leak test inspection diagnosis, the signal φC and the signal φMR are set to a high level to generate an output proportional to the product of the leak current and the time at the output of the electrostatic capacitance detector 221, and the diagnostic control circuit 211 outputs this voltage. If the comparison is made and the value exceeds the reference value, the signal φoff is set to the low level, and the output is held at a constant voltage. The high acceleration electrostatic diagnosis and the low acceleration electrostatic diagnosis can be achieved by applying the high voltage generated in the booster circuit 216 to the fixed electrode 217 via the resistor 215, similarly to the first embodiment. The diagnostic operation sequence is the same as in the first embodiment.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、容量式センサの故障診
断を可能にするから、容量式センサを使ったシステムの
信頼性を向上することができる。
As described above, according to the present invention, since it is possible to diagnose a failure of the capacitive sensor, the reliability of the system using the capacitive sensor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例の構成。FIG. 1 is a configuration of a first embodiment.

【図2】従来の加速度センサの構成。FIG. 2 is a configuration of a conventional acceleration sensor.

【図3】加速度に対する静電容量の変化。FIG. 3 shows changes in capacitance with respect to acceleration.

【図4】静電容量検出器の構成。FIG. 4 is a configuration of a capacitance detector.

【図5】静電容量検出器のタイミングチャート。FIG. 5 is a timing chart of a capacitance detector.

【図6】診断信号1と診断内容の関係。FIG. 6 shows the relationship between diagnostic signal 1 and diagnostic content.

【図7】リーク電流検査診断時のタイミングチャート。FIG. 7 is a timing chart at the time of leakage current inspection diagnosis.

【図8】静電容量検出器の構成。FIG. 8 is a configuration of a capacitance detector.

【図9】リーク電流検査診断時のタイミングチャート。FIG. 9 is a timing chart at the time of leak current inspection diagnosis.

【図10】静電容量検出用信号発生器の構成。FIG. 10 is a configuration of a capacitance detection signal generator.

【図11】静電容量検出用信号発生器のタイミングチャ
ート。
FIG. 11 is a timing chart of a capacitance detection signal generator.

【図12】断線検査診断時のタイミングチャート。FIG. 12 is a timing chart during disconnection inspection diagnosis.

【図13】高加速度静電診断時のタイミングチャート。FIG. 13 is a timing chart at the time of high acceleration electrostatic diagnosis.

【図14】低加速度静電診断時のタイミングチャート。FIG. 14 is a timing chart at the time of low acceleration electrostatic diagnosis.

【図15】昇圧回路の構成。FIG. 15 shows a configuration of a booster circuit.

【図16】昇圧回路のタイミングチャート。FIG. 16 is a timing chart of a booster circuit.

【図17】第1の実施例の加速度センサを使った故障検
出システムの構成。
FIG. 17 is a configuration of a failure detection system using the acceleration sensor according to the first embodiment.

【図18】故障検出システムのフローチャート。FIG. 18 is a flowchart of a failure detection system.

【図19】第2の実施例の構成。FIG. 19 is a configuration of the second embodiment.

【図20】診断制御信号のタイミングチャート。FIG. 20 is a timing chart of a diagnostic control signal.

【図21】第3の実施例の構成。FIG. 21 is a configuration of the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…診断制御回路、2…静電容量検出用信号発生器、3
…スイッチ、4…スイッチ、5…静電容量、6…静電容
量、7…抵抗器、8…抵抗器、9…昇圧回路、10…検
出部、11…固定電極、12…固定電極、13…可動電
極、14…ビーム、15…静電容量検出器、16…出力
調整回路、17…スイッチ、18…スイッチ、20…静
電容量検出用信号発生器、21…静電容量検出器、41
…スイッチ、42…演算増幅器、43…サンプルホール
ドアンプ、81…論理ゲート、101…発振器、102
…反転器、103…反転器、104…反転器、105…
スイッチ、106…スイッチ、107…反転器、108
…反転器、151…スイッチ、152…スイッチ、15
3…ダイオード、154…静電容量、155…スイッ
チ、156…スイッチ、157…ダイオード、158…
静電容量、159…スイッチ、160…スイッチ、16
1…ダイオード、162…静電容量、163…ダイオー
ド、164…静電容量、165…切り替え回路、171
…加速度センサ、172…マイコン、191…診断制御
回路、211…診断制御回路、212…静電容量検出用
信号発生器、213…スイッチ、214…静電容量、2
15…抵抗器、216…昇圧回路、217…ガラス基
板、218…固定電極、219…検出部、220…シリ
コンダイアフラム、221…静電容量検出器、222…
出力調整回路、223…スイッチ、224…スイッチ。
1 ... Diagnostic control circuit, 2 ... Capacitance detection signal generator, 3
... switch, 4 ... switch, 5 ... electrostatic capacity, 6 ... electrostatic capacity, 7 ... resistor, 8 ... resistor, 9 ... booster circuit, 10 ... detection unit, 11 ... fixed electrode, 12 ... fixed electrode, 13 ... movable electrode, 14 ... beam, 15 ... electrostatic capacity detector, 16 ... output adjusting circuit, 17 ... switch, 18 ... switch, 20 ... electrostatic capacity detection signal generator, 21 ... electrostatic capacity detector, 41
... switch, 42 ... operational amplifier, 43 ... sample-hold amplifier, 81 ... logic gate, 101 ... oscillator, 102
... Inverter, 103 ... Inverter, 104 ... Inverter, 105 ...
Switch, 106 ... Switch, 107 ... Inverter, 108
... Inverter, 151 ... Switch, 152 ... Switch, 15
3 ... Diode, 154 ... Capacitance, 155 ... Switch, 156 ... Switch, 157 ... Diode, 158 ...
Capacitance, 159 ... Switch, 160 ... Switch, 16
1 ... Diode, 162 ... Electrostatic capacity, 163 ... Diode, 164 ... Electrostatic capacity, 165 ... Switching circuit, 171
... acceleration sensor, 172 ... microcomputer, 191 ... diagnostic control circuit, 211 ... diagnostic control circuit, 212 ... electrostatic capacitance detection signal generator, 213 ... switch, 214 ... electrostatic capacitance, 2
15 ... Resistor, 216 ... Step-up circuit, 217 ... Glass substrate, 218 ... Fixed electrode, 219 ... Detection part, 220 ... Silicon diaphragm, 221 ... Capacitance detector, 222 ...
Output adjustment circuit, 223 ... Switch, 224 ... Switch.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉垣 智 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 鈴木 政善 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Kuragaki 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture, Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. Automotive Equipment Division

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】検出対象に応答して位置が変化する可動電
極及びこの可動電極に対向して配置される複数個の固定
電極を有する容量式センサにおいて、前記固定電極と可
動電極の間に静電気力を発生させる手段を有することを
特徴とする容量式センサ。
1. A capacitive sensor having a movable electrode whose position changes in response to an object to be detected and a plurality of fixed electrodes arranged facing the movable electrode, wherein static electricity is provided between the fixed electrode and the movable electrode. A capacitive sensor having means for generating force.
【請求項2】検出対象に応答して位置が変化する可動電
極及びこの可動電極に対向して配置される複数個の固定
電極を有する容量式センサにおいて、前記固定電極と可
動電極間のリ−ク電流を測定する手段を有することを特
徴とする容量式センサ。
2. A capacitive sensor having a movable electrode whose position changes in response to an object to be detected and a plurality of fixed electrodes arranged so as to face the movable electrode, and a relay between the fixed electrode and the movable electrode. A capacitive sensor having a means for measuring an electric current.
【請求項3】検出対象に応答して位置が変化する可動電
極及びこの可動電極に対向して配置される複数個の固定
電極を有する容量式センサにおいて、増幅器と静電容量
及び前記静電容量を放電するためのスイッチを有する容
量検出手段と前記スイッチを開放状態に保持する手段と
を有することを特徴とする容量式センサ。
3. A capacitive sensor having a movable electrode whose position changes in response to a detection target and a plurality of fixed electrodes arranged facing the movable electrode, wherein an amplifier, an electrostatic capacitance, and the electrostatic capacitance are provided. A capacitive sensor comprising: a capacitance detecting means having a switch for discharging the battery; and a means for holding the switch in an open state.
【請求項4】検出対象に応答して位置が変化する可動電
極及びこの可動電極に対向して配置される複数個の固定
電極を有する容量式センサにおいて、前記容量式センサ
の出力を振動させる手段を有することを特徴とする容量
式センサ。
4. A capacitive sensor having a movable electrode whose position changes in response to an object to be detected and a plurality of fixed electrodes arranged facing the movable electrode, and means for vibrating the output of the capacitive sensor. A capacitive sensor having:
【請求項5】加速度に関する信号を入力として持つ制御
システムにおいて、前記入力信号が振動していれば前記
信号が正常な信号であると判断する手段を有することを
特徴とする制御システム。
5. A control system having a signal relating to acceleration as an input, comprising control means for judging that said signal is a normal signal when said input signal is vibrating.
【請求項6】検出対象に応答して位置が変化する可動電
極及びこの可動電極に対向して配置される複数個の固定
電極を有する容量式センサにおいて、前記可動電極と前
記複数個の固定電極の間の静電容量の総和を測定する手
段を有することを特徴とする容量式センサ。
6. A capacitive sensor having a movable electrode whose position changes in response to a detection target and a plurality of fixed electrodes arranged facing the movable electrode, wherein the movable electrode and the plurality of fixed electrodes are provided. A capacitive sensor having means for measuring the total sum of electrostatic capacitances between the two.
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